DE19526684A1 - Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe nach der Gattung des Hauptanspruches.

Eine derartige Synchronisiereinrichtung ist beispielsweise aus der US-A-5 135 087 bekannt. Diese Synchronisiereinrichtung weist unter anderem zwei Synchronringe mit einander gegenüberliegenden Konusflächen auf, zwischen denen ein mit dem Kupplungskörper des zugehörigen Zahnrad es gekoppelter Konusring angeordnet ist. Der äußere der beiden Synchronringe weist eine außenliegende Sperrverzahnung auf und ist begrenzt verdrehbar mit der Führungsmuffe der Synchronisiereinrichtung gekoppelt. Um die volle Sperrwirkung mit beiden Synchronringen zu erzielen, ist deren drehfeste Kopplung erforderlich. Werden die Synchronringe nicht direkt miteinander, sondern nur mit der Führungsmuffe verbunden, werden zwar zur Synchronisierung alle Synchronkonen herangezogen, die Sperrfunktion wird dann jedoch nur über den äußeren Konus bewirkt. Die Synchronisiereinrichtung sperrt dann lediglich wie eine Einfachkonus-Synchronisierung. Einer der beiden Synchronringe weist daher radiale Fortsätze (Mitnehmer) auf, die mit Schlitzen oder Taschen des anderen Synchronringes zusammenwirken. Durch diese miteinander verzahnten Fortsätze bzw. Taschen wird die Großserienfertigung derartiger Synchronringe erheblich erschwert, da einerseits eine aufwendige, komplizierte Formgebung erforderlich ist. Andererseits ist vor allem die Bearbeitung der konischen Reibflächen, die mit dem Konusring zusammenwirken, durch die im äußeren Synchronring angeordneten radialen Fortsätze erschwert. Bei der Großserienfertigung derartiger Synchronisiereinrichtungen, insbesondere der Synchronringe, ist eine gleichzeitige Beschichtung axial hintereinander angeordneter Synchronringe nur schwer bzw. mit aufwendigen Verfahrensschritten möglich.

Aus der FR 2 556 437 A1 ist weiterhin eine Bolzen-Sperrsynchronisierung bekannt, die zwei Synchronringe aufweist, zwischen denen ein Konusring angeordnet ist. Die Schaltmuffe der Synchronisiereinrichtung wirkt mit an sich bekannten Bolzenelementen zusammen, die über den Umfang verteilt sind und an ihren beiden Stirnseiten in jeweils einem Ringelement mit entsprechenden Bohrungen für die Führungszapfen der Sperrbolzen gehalten sind. Diese Führungsringe haben an ihrem äußeren Umfang eine Verzahnung, die mit einer axialen Verzahnung des äußeren Synchronringes zusammenwirkt. An der Innenseite der Führungsringe ist eine axiale, ringförmige Verlängerung ausgebildet, die ebenfalls ein stirnseitig offenes Zahnprofil aufweist, das mit einer radialen Verzahnung des inneren Synchronringes zusammenwirkt. Damit wird durch diese Führungsringe neben der Lagerung der Sperrbolzen eine drehfeste Verbindung der beiden Synchronringe ermöglicht. Diese Führungsringe sind jedoch sehr aufwendig gefertigt und finden ihre Anwendung nur in diesem speziellen Anwendungsfall der Bolzen-Sperrsynchronisierung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Synchronisierungseinrichtung für ein Schaltgetriebe so zu verbessern, daß ein einfacher Aufbau, eine einfache Montage und vor allem eine fertigungstechnisch einfache und kostengünstige Großserienfertigung der Einzelteile möglich ist. Dabei soll insbesondere die Fertigung der Synchronringe vereinfacht werden. Vor allem die Bearbeitung und eventuelle Beschichtung der konischen Reibflächen der Synchronringe soll einfach, kostengünstig und für eine rationelle Großserienfertigung geeignet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Durch die Verwendung eines separaten Mitnahmeringes, über den die beiden Synchronringe drehfest miteinander verbunden werden, kann auf eine aufwendig herzustellende und teure Verzahnung an den beiden zusammenwirkenden Synchronringen verzichtet werden. Dadurch wird vor allem auf störende Vorsprünge, Ringe oder Verzahnungen an einer der beiden an die konische Reibfläche angrenzenden Stirnseiten verzichtet. Damit ist eine einfache, großserientaugliche Bearbeitung dieser konischen Ringflächen möglich, wobei ohne weiteres eine Vielzahl hintereinander angeordneter Synchronringe im Großserienprozeß bearbeitet werden kann. Dies ist vor allem bei einer Beschichtung der Ringflächen der Fall.

Die drehfeste Kopplung der beiden Synchronringe läßt sich fertigungstechnisch einfach und platzsparend ausbilden, wenn der Mitnahmering über sein Umfang verteilte axiale Fortsätze aufweist, die in Ausnehmungen der Synchronringe eingreifen. Diese Ausnehmungen können günstig in den Stirnseiten der Synchronringe angeordnet werden, so daß keinerlei die Bearbeitung störende Vorsprünge, Vertiefungen oder sonstige Formelemente im Bereich oder angrenzend an die konischen Reibflächen der Synchronringe erforderlich sind.

Die inneren und äußeren Fortsätze des Mitnahmeringes liegen vorteilhafterweise übereinander, da damit ein günstiger Kraftfluß gewährleistet ist, wodurch ein besonders leichter Aufbau der Mitnahmeringe möglich ist.

Eine günstige Kraft- bzw. Momentenverteilung bei der drehfesten Kopplung der beiden Synchronringe wird dadurch erreicht, daß je Mitnahmering mindestens drei innere und drei äußere Fortsätze ausgebildet sind. Diese sind vorteilhafterweise gleichmäßig über den Umfang verteilt, so daß eine gleichmäßige Belastung der Synchronringe bzw. der Mitnahmeringe erfolgt.

Die Mitnahmeringe lassen sich fertigungstechnisch einfach und kostengünstig als Stanzbiegeteile ausbilden, so daß eine kostengünstige Fertigung möglich ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Letztere zeigt in

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe mit einem Schnitt in axialer Richtung durch eine Synchronisiereinrichtung,

Fig. 2 einen nur teilweise dargestellten Querschnitt durch die Synchronisiereinrichtung längs der Linie II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Mitnahmeringe,

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt aus einem Schaltgetriebe zeigt eine Getriebewelle 1, auf der eine Führungsmuffe 2 drehfest und axial unverschiebbar befestigt ist. Zu beiden Seiten der Führungsmuffe 2 sind auf der Getriebewelle 1 Zahnräder 3, 4 drehbar, aber axial fest gelagert. Die Zahnräder 3, 4 weisen an ihrer der Führungsmuffe 2 zugewandten Stirnseite jeweils eine axiale Verlängerung 5, 6 auf, auf die jeweils ein Kupplungskörper 7, 8 aufgesetzt und fest mit dieser verbunden ist. Die Kupplungskörper 7, 8 haben an ihrer inneren Umfangsseite axiale, ringförmige Verlängerungen, die zur Führungsmuffe 2 weisen, und deren Außenseiten als Konusflächen 11, 12 ausgebildet sind. An den Konusflächen 11, 12 liegt die innere, konische Reibfläche 13, 14 eines inneren Synchronringes 15, 16 an. Die gegenüberliegenden Stirnseiten 17, 18 der Synchronringe 15, 16 sind ebenfalls als konische Reibflächen ausgebildet und wirken mit einem Konusring 19, 20 zusammen, der drehfest mit dem Kupplungskörper 7, 8 verbunden ist. Der Kupplungskörper 7, 8 weist dazu Ausnehmungen 21, 22 auf, in die der Konusring 19, 20 eingreift. An der gegenüberliegenden Stirnseite der Konusringe 19, 20 ist ein äußerer Synchronring 23, 24 angeordnet, dessen innere Ringfläche 25, 26 ebenfalls als konische Reibfläche ausgebildet ist und mit dem Konusring 19, 20 zusammenwirkt. Die äußeren Synchronringe 23, 24 sind an ihren Außenseiten mit einer Außen-Sperrverzahnung 27, 28 versehen, die in Umfang und Teilung einer Kupplungsverzahnung 29, 30 an den Kupplungskörpern 7, 8 entspricht.

Die Führungsmuffe 2 ist an ihrem Außenumfang ebenfalls mit einer Außenverzahnung 31 versehen, die der Kupplungsverzahnung 29 bzw. 30 entspricht. In diese Außenverzahnung 31 greift die Innenverzahnung 32 einer Schaltmuffe 33, die axial verschieblich auf der Führungsmuffe 2 geführt ist. Die ringförmige Schaltmuffe 33 hat an ihrer inneren Umfangsfläche eine umlaufende Ringnut 34, in die eine Rastkugel 35 eingreift, die in einer radialen Ausnehmung 36 der Führungsmuffe 2 geführt ist und von einer Druckfeder 37 beaufschlagt wird, die sich am Grund dieser Ausnehmung 36 abstützt. Die Rastkugel 35 ist weiterhin innerhalb eines Druckstückes 38 geführt, das axial verschieblich in der Ausnehmung 36 geführt ist. Dieses Druckstück 38 ist so bemessen, daß es in seiner durch die Ringnut 34 und die Rastkugel 35 vorgegebenen, mittleren Raststellung einen geringen Abstand zu den angrenzenden Stirnseiten der äußeren Synchronringe 23, 24 aufweist. Diese äußeren Synchronringe 23, 24 haben zur Führungsmuffe 2 hin Mitnahmenocken 39, 40, die in Ausnehmungen 41, 42 der Führungsmuffe 2 eingreifen. Die Abmessungen der Mitnahmenocken 39, 40 und der Ausnehmungen 41, 42 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Synchronringe 23, 24 begrenzt verdrehbar gegenüber der Führungsmuffe 2 sind.

Die inneren und äußeren Synchronringe 15, 16 bzw. 23, 24 sind über jeweils einen Mitnahmering 43, 44 drehfest miteinander verbunden. Dazu weisen die Mitnahmeringe über ihren Umfang verteilt mehrere abgebogene axiale Vorsprünge auf, von denen die äußeren Vorsprünge 45, 46 in Ausnehmungen 47, 48 in den der Führungsmuffe 2 zugewandten Stirnseiten der äußeren Synchronringe 23, 24 eingreifen. Die inneren Vorsprünge 49, 50 greifen in entsprechende Ausnehmungen 51, 52 der inneren Synchronringe. Die Abmessungen der Vorsprünge und Ausnehmungen sind so aufeinander abgestimmt, daß in Umfangsrichtung ein nahezu spielfreies Zusammenwirken möglich ist. Die Mitnahmeringe 43, 44 können kostengünstig und auf fertigungstechnisch einfache Weise als Stanzbiegeteile ausgebildet werden. Eine Fertigung als Sinterbauteil bei höheren Ansprüchen an die Festigkeit ist jedoch ohne weiteres ebenfalls möglich. Die inneren und äußeren Vorsprünge sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. In diesem Ausführungsbeispiel sind jeweils sechs innere und äußere Vorsprünge ausgebildet, die demzufolge einen Abstand von 60° haben. Andere Anzahlen und entsprechend andere Abstände sind ohne weiteres möglich. Die Zahl der Vorsprünge sollte jedoch nicht geringer als drei sein, um eine günstige Kraft- bzw. Momentenverteilung zu ermöglichen.

Die Wirkungsweise einer derartigen Synchronisiereinrichtung ist an sich bekannt und wird hier nur kurz erläutert. Soll eines der beiden Zahnräder 3, 4 drehfest mit der Getriebewelle 1 verbunden werden, wird die Schaltmuffe 33 durch eine von außen eingreifende Betätigungsrichtung in Richtung auf das entsprechende Zahnrad (beispielsweise Zahnrad 4) bewegt. Die in der umlaufenden Ringnut 34 geführte Rastkugel 35 bringt damit das Druckstück 38 zur Anlage an den äußeren Synchronring 24, durch dessen axiales Verschieben erhöhte Reibkräfte zwischen den beiden Synchronringen und dem Konusring 20 bzw. der Reibfläche 14 auftreten. Durch diese Reibkräfte wird der äußere Synchronring 24 - bei vorhandenen Drehzahlunterschieden - gegen über der Führungsmuffe 2 verdreht, wobei der Grad der Verdrehung durch das Zusammenwirken der Mitnahmenocken 40 und der Ausnehmungen 42 begrenzt ist. Die Abmessungen der Mitnahmenocken und Ausnehmungen sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß bei aneinander angrenzenden Seitenflächen der Mitnahmenocken und Ausnehmungen die Zähne der Sperrverzahnung 28 vor den Zahnlücken der Außenverzahnung 31 stehen. Ein axiales Verschieben und damit das Durchschalten der Schaltmuffe 33 wird somit begrenzt. Bei Drehzahlgleichheit zwischen den Synchronringen und dem Konusring 20 bzw. dem Kupplungskörper 8 kann die Innenverzahnung 32 der Schaltmuffe 33 an der Sperrverzahnung 28, die sich dabei mitsamt dem Zahnrad verdreht, vorbeigeschoben werden und gelangt in Eingriff mit der Außenverzahnung 30 des Kupplungskörpers 8, so daß eine Drehverbindung zwischen dem Zahnrad 4, der Schaltmuffe 33 über die Führungsmuffe 2 zur Getriebewelle 1 gebildet ist.

Die Sperrwirkung wird durch das Zusammenwirken der beiden Synchronringe mit ihren insgesamt drei Konusflächen mit dem Synchronring und der Konusfläche am Kupplungskörper gegenüber Einfach- oder Mehrfachsynchronisierungen ohne Synchronring-Verbindung erheblich verbessert. Die drehfeste Verbindung der beiden Synchronringe erfolgt dabei durch die Mitnahmeringe, ohne daß aufwendige Verzahnungen bzw. Vorsprünge an den Synchronringen erforderlich sind.

Claims (7)

1. Synchronisiereinrichtung für ein Schaltgetriebe mit einem drehbar auf einer Welle (1) sitzenden, axial festen Zahnrad (4, 5), das einen Kupplungskörper (7, 8) mit einer ersten Außenverzahnung (29, 30) aufweist, mit einer drehfest auf der Welle sitzenden axial festen Führungsmuffe (2) mit einer zweiten Außenverzahnung (31), mit einer zur Führungsmuffe koaxialen, axial beweglichen Schaltmuffe (33) mit einer Innenverzahnung (32), mit zwei koaxialen, drehfest miteinander gekoppelten und bezüglich der Welle begrenzt verdrehbaren Synchronringen (15, 16; 23, 24) mit jeweils mindestens einer Konusfläche (13, 14; 17, 18; 25, 26), von denen der äußere Synchronring (23, 24) eine Außensperrverzahnung (27, 28) trägt und mit einem dazwischen liegenden Konusring (19, 20), der mit dem Kupplungskörper drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Synchronringe über mindestens einen separaten Mitnahmering (43, 44) gekoppelt sind.

2. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmering (43, 44) über seinen Umfang verteilte axiale, innere und äußere Vorsprünge (45, 46; 49, 50) aufweist, die in Ausnehmungen (47, 48; 51, 52) der Synchronringe eingreifen.

3. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Vorsprünge (45, 46; 49, 50) in axialer Richtung übereinander liegen.

4. Synchronisiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Mitnahmering (43, 44) mindestens drei innere und drei äußere Vorsprünge (45, 46; 49, 50) ausgebildet sind.

5. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (47, 48; 51, 52) der Synchronringe in deren der Führungsmuffe (2) zugewandten Stirnseiten ausgebildet sind.

6. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeringe (43, 44) als Stanzbiegeteile ausgebildet sind.

7. Synchronisiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Synchronring (15, 16) mit einer inneren (13, 14) und einer äußeren (17, 18) Konusfläche versehen ist, von denen die innere Konusfläche mit einer entsprechenden konischen Ringfläche (11, 12) am Kupplungskörper (7, 8) zusammenwirkt.